1. Bilans materiałowy procesu koksowania według składników.

   1. Przeliczenie wartości parametrów komponentów mieszanki i mieszanki węglowej na stan roboczy – wykonano za pomocą wzorów na stany przeliczeniowe PN-91/G-04510

      1. Obliczenie wartości parametrów dla mieszanki

Skorzystano z wzorów przeliczeniowych do obliczenia wartości parametrów węgli A, B i C:

$$X^{r} = X^{a} \bullet \frac{100 - W_{t}^{r}}{100 - W^{a}}$$

$$X^{r} = X^{d} \bullet \frac{100 - W_{t}^{r}}{100}$$

$$X^{r} = X^{\text{daf}} \bullet \frac{100 - (W_{t}^{r} + A^{r})}{100}$$

gdzie:

X^r – wartość parametru w stanie roboczym, %

X^a – wartość parametru w stanie analitycznym, %

X^d – wartość parametru w stanie suchym i bezpopiołowym, %

W^r_t – wilgoć całkowita w stanie roboczym, %,

W^a – wilgoć analityczna, %,

A^r – zawartość popiołu w stanie roboczym, %.

Tab.1 Wartości parametrów węgli

	Węgiel A	Węgiel B	Węgiel C
	d	daf	a
C	80,25	86,11	78,32
H	4,81	5,16	4,69
O	6,27	6,73	6,12
N	1,47	1,58	1,43
St	0,40	0,43	0,39
W	0	0	2,40
A	6,80	0	6,64
V	31,78	34,10	31,02

$$X_{m} = \frac{X_{A}\%_{A} + X_{B}\%_{B} + X_{C}\%_{C}}{100}\lbrack\%\rbrack$$

gdzie:

X_m – wartość parametru dla mieszanki

%_A – zawartość procentowa węgla A

%_B – zawartość procentowa węgla B

%_C – zawartość procentowa węgla C

Tab.2 Parametry mieszanki węglowej

Xm	Mieszanka
	d
C	80,85
H	4,55
O	5,03
N	1,51
St	0,46
W	0
A	7,59
V	28,90

1. Sprawdzenie prawidłowości obliczeń dla mieszanki węglowej

ΣX^r = W_t^r + A^r + S_t^r + C^r + H^r + O^r + N^r = 100 [%]

W_t^r= 7,57%

A^r= 7,01%

S_t^r= 0,43%

C^r= 74,73%

H^r= 4,21%

O^r= 4,65%

N^r= 1,40%

ΣX^r= 100%

1. Przychód

   1. Suchy wsad węglowy

Masa suchego wsadu węglowego:

E = 1000 kg (masa wsadu)

W_t^r = 7,57 % $M_{W}^{d} = E \bullet \frac{100 - W_{t}^{r}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{M}_{\mathbf{W}}^{\mathbf{d}}\mathbf{= \ 924,28\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Wilgoć wsadu

Zawartość wody w jednostkowej masie wsadu:

E = 1000 kg (masa wsadu)

W_t^r = 7,57 % $M_{{(H}_{2}O)w}^{d} = E \bullet \frac{W_{t}^{r}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ M_(H2O)w^d = 75,72 $\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

Suma składników bilansowych:

M_W^d = 924,28 $\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

M_(H2O)w^d = 75,72 $\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$ $M_{W}^{d} + \ M_{{(H}_{2}O)w}^{d} = M\ \left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}} \right\rbrack\ $ $\mathbf{M = 1000,00\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Rozchód

   1. Koks suchy

Uzysk koksu suchego policzony na podstawie wzoru Karcza:

V^dV^dV^d = 28,90 % K^d = 86, 386 − 0, 37 • V^dV^d [%] K^d=75,69 %

Uzysk koksu z mieszanki w stanie roboczym:

K^d K^d = 75,69 %
W_t^r = 7,57 % $K^{r} = K^{d}K^{d} \bullet \frac{100 - W_{t}^{r}W_{t}^{r}}{100}\ \lbrack\%\rbrack$ K^r =69, 96 %

Masa koksu suchego z mieszanki w stanie roboczym:

E = 1000 kg (masa wsadu)

K^r  = 69, 96 % $M_{K}M_{k} = EE \bullet \frac{K^{r}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{M}_{\mathbf{k}}\mathbf{= 699,60\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Suchy oczyszczony gaz koksowniczy

Uzysk suchego gazu z mieszanki suchej:

a_g = 3 (wsp. uzysku gazu)

V^dV^d = 28,90 % $K_{g}^{d} = a_{g}a_{g} \bullet \sqrt{V^{\text{d\ }}}\left\lbrack \% \right\rbrack$ K_g^d=16, 13 %

Uzysk gazu z mieszanki w stanie roboczym:

K_g^d = 16, 13 %

W_t^r = 7,57 % $K_{g}^{r} = K_{g}^{d}K_{g}^{d} \bullet \frac{100 - W_{t}^{r}W_{t}^{r}}{100}\ \lbrack\%\rbrack$ K_g^r=14, 91 %

Masa gazu z mieszanki w stanie roboczym:

E = 1000 kg (masa wsadu)

K_g^r = 14, 91 % $M_{g} = EE \bullet \frac{K_{g}^{r}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack\ $ $\mathbf{M}_{\mathbf{g}}\mathbf{= 149,08\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}\mathbf{\ }$

Gęstość gazu suchego:

$$\rho_{g} = \frac{1,977\left\lbrack \text{CO}_{2} \right\rbrack + 1,25\left\lbrack \text{CO} \right\rbrack + 0,717\left\lbrack \text{CH}_{4} \right\rbrack + 0,089 \bullet \left\lbrack H_{2} \right\rbrack + 1,251\left\lbrack N_{2} \right\rbrack + 1,429\left\lbrack O_{2} \right\rbrack + 1,413\lbrack C_{n}H_{m}C_{n}H_{m}\rbrack}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{m_{3}} \right\rbrack$$

[CO₂] = 2,6 %

[CO] = 6,0 %

[CH₄] = 26,3 %

[H₂] = 58,5 %

[N₂] = 3,2 %

[O₂] = 0,6 %

ρ_g

$$\mathbf{\rho}_{\mathbf{g}}\mathbf{= 0,46\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{m}_{\mathbf{3}}}$$

Objętość gazu suchego:

$$M_{g} = 149,08\ \frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$$

$\rho_{g} = 0,46\ \frac{\text{kg}}{m_{3}}$ $V_{g} = \frac{M_{g}}{\rho_{g}}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{V}_{\mathbf{g}}\mathbf{= \ 327,49\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Smoła bezwodna

Zawartość popiołu w mieszance węglowej w stanie suchym:

A^r = 7, 01 %∖nK_g^dW_t^r = 7,57 % $A^{d} = A^{r} \bullet \frac{100}{100 - W_{r}^{t}}\ \lbrack\%\rbrack$ A^d=7, 58 %

Zawartość części lotnych w mieszance węglowej w stanie suchym i bezpopiołowym:

V^d = 28, 90 %

A^d = 7, 58 % $V^{\text{daf}} = V^{d} \bullet \frac{100}{100 - A^{d}}\ \lbrack\%\rbrack$ V^daf=31, 28 %

Uzysk smoły koksowniczej:

$$K_{\text{Sm}}^{r} = \left\lbrack - 18,36 + 1,53 \bullet V^{\text{daf}} - 0,026 \bullet \left( V^{\text{daf}} \right)^{2} \right\rbrack \bullet \frac{100 - \left( A^{r} + W_{t}^{r} \right)}{100}\lbrack\%\rbrack$$

V^daf = 31, 28 %

A^r = 7, 01 %

W_t^r = 7,57 %

K_Sm^r=3, 47 %

Masa smoły:

E = 1000 kg (masa wsadu)

K_Sm^r = 3, 47 % $M_{\text{Sm}}^{r} = E \bullet \frac{K_{\text{Sm}}^{r}}{100\ }\left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack\text{\ \ }$ $\mathbf{M}_{\mathbf{\text{Sm}}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 34,69\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}\mathbf{\ }$

1. Benzol surowy

Uzysk benzolu:

$$K_{B}^{r} = \left\lbrack - 1,16 + 0,144 \bullet V^{\text{daf}} - 0,0016 \bullet \left( V^{\text{daf}} \right)^{2} \right\rbrack \bullet \frac{100 - \left( A^{r} + W_{t}^{r} \right)}{100}\lbrack\%\rbrack$$

V^daf = 31, 28 %

A^r = 7, 01 %

W_t^r = 7,57 %

K_B^r=1, 52 %

Masa benzolu:

E = 1000 kg (masa wsadu)

K_B^r = 1, 52 % $M_{B}^{r} = E \bullet \frac{K_{B}^{r}}{100\ }\left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack\text{\ \ }$ $\mathbf{M}_{\mathbf{B}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 15,19\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Siarka (w przeliczeniu na siarkowodór)

Zawartość siarki całkowitej w stanie suchym:

S_t^r = 0, 43 %

W_t^r = 7,57 % $S_{t}^{d} = S_{t}^{r} \bullet \frac{100}{100 - W_{t}^{r}}\ \lbrack\%\rbrack$ S_t^d=0, 46 %

Uzysk siarkowodoru z mieszanki w stanie suchym:

a_s = 0, 29 (wsp. Uzysku siarkowodoru)

S_t^d = 0, 46 % $K_{S}^{d} = \frac{34}{32} \bullet a_{s} \bullet S_{t}^{d}\ \lbrack\%\rbrack$ K_S^d=0, 14 %

Uzysk siarkowodoru z mieszanki w stanie roboczym:

K_S^d = 0, 14 %  

W_t^r = 7,57 % $K_{S}^{r} = K_{S}^{d} \bullet \frac{100 - W_{t}^{r}}{100}\ \lbrack\%\rbrack$ K_S^r=0, 13 %

Masa siarkowodoru:

E = 1000 kg (masa wsadu)

K_S^r = 0, 13 % $M_{S}^{r} = E \bullet \frac{K_{S}^{r}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{M}_{\mathbf{S}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 1,32\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}\ $

1. Azot (w przeliczeniu na amoniak)

Zawartość azotu w mieszance w stanie suchym:

N^r = 1, 40 %

W_t^r = 7,57 % $N^{d} = N^{r} \bullet \frac{100}{100 - W_{t}^{r}}\ \lbrack\%\rbrack$ N^d=1, 51 %

Uzysk amoniaku z mieszanki w stanie suchym:

a_N = 0, 144 (wsp. uzysku amoniaku)

N^d = 1, 51 % $K_{N}^{d} = \frac{17}{14} \bullet a_{N} \bullet N^{d}\ \lbrack\%\rbrack$ K_N^d=0, 26 %

Uzysk amoniaku z mieszanki w stanie roboczym:

K_N^d = 0, 26 %

W_t^r = 7,57 % $K_{N}^{r} = K_{N}^{d} \bullet \frac{100 - W_{t}^{r}}{100}\ \lbrack\%\rbrack$ K_N^r=0, 24 %

Masa amoniaku:

E = 1000 kg (masa wsadu)

K_N^r = 0, 24 % $M_{N}^{r} = E \bullet \frac{K_{N}^{r}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{Mg} \right\rbrack$ $\mathbf{M}_{\mathbf{N}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 2,45\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}\ $

1. Woda pirogen etyczna

Zawartość tlenu w mieszance w stanie suchym:

O^r = 4, 65 %

W_t^r = 7,57 % $O^{d} = O^{r} \bullet \frac{100}{100 - W_{t}^{r}}\ \lbrack\%\rbrack$ O^d=5, 03 %

Uzysk wody z mieszanki w stanie suchym:

a_O = 0, 42 (wsp. uzysku wody)

O^d = 5, 03 % $K_{O}^{d} = \frac{17}{14} \bullet a_{O} \bullet O^{d}\ \lbrack\%\rbrack$ K_O^d=2, 38 %

Uzysk wody z mieszanki w stanie roboczym:

K_O^d = 2, 38 %

W_t^r = 7,57 % $K_{O}^{r} = K_{O}^{d} \bullet \frac{100 - W_{t}^{r}}{100}\ \lbrack\%\rbrack$ K_O^r=2, 20 %

Masa wody:

E = 1000 kg (masa wsadu)

K_O^r = 2, 20 % $M_{O}^{r} = E \bullet \frac{K_{O}^{r}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{M}_{\mathbf{O}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 21,97\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}\ $

1. Woda pochodząca ze wsadu:

E = 1000 kg (masa wsadu)

W_t^r = 7,57 % $M_{\left( H_{2}O \right)W}^{r} = E \bullet \frac{W_{t}^{r}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ M_(H2O)W^r =$\mathbf{75,72\ \ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

Tab. 3 Bilans przychodu i rozchodu procesu koksowania.
Przychód
Składnik
Suchy wsad węglowy
Wilgoć wsadu
Suma:

K^r